DE102014103344A1

DE102014103344A1 - Halbleiterchipkonfiguration mit Koppler

Info

Publication number: DE102014103344A1
Application number: DE102014103344.2A
Authority: DE
Inventors: Guiseppina Sapone; Saverio Trotta
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2014-09-18
Also published as: KR101631364B1; US20140273825A1; KR20140113431A; CN104051438B; CN104051438A

Abstract

Eine Halbleitervorrichtung umfasst ein Halbleitersubstrat, eine Primärspule und eine Sekundärspule. Die Primärspule eines Kopplers ist auf dem Halbleitersubstrat angeordnet, und die Sekundärspule des Kopplers ist auf dem Halbleitersubstrat benachbart zur Primärspule angeordnet. Die Primärspule umfasst ein erstes Ende, das mit einem ersten Kontaktanschluss gekoppelt ist, ein zweites Ende, das mit einem zweiten Kontaktanschluss gekoppelt ist, und eine erste Mittelanzapfung, die mit einem Bezugsknoten gekoppelt ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Halbleitergehäuse und insbesondere eine Halbleiterchipkonfiguration mit einem Koppler.
HINTERGRUND
Seit kurzem hat das Interesse am Millimeterwellenspektrum bei 30 GHz bis 300 GHz stark zugenommen. Das Aufkommen von kostengünstigen, Si-basierten Hochleistungstechnologien hat für Systementwickler und Diensteanbieter, die bestrebt sind, Halbleitervorrichtungen herzustellen, die innerhalb des Millimeterwellenspektrums funktionieren, neue Perspektiven eröffnet. Diese Si-basierten Technologien ermöglichen die Entwicklung von Millimeterwellen-Funkgeräten bei der gleichen Kostenstruktur von Funkgeräten, die im Gigahertzbereich oder darunter arbeiten.
In Kombination mit verfügbaren ultrabreiten Bandbreiten macht dies das Millimeterwellenspektrum zur Unterstützung einer neuen Klasse von Systemen und Anwendungen attraktiver als je zuvor. Zum Beispiel können Millimeterwellen-Vorrichtungen für Anwendungen in den Bereichen Ultrahochgeschwindigkeits-Datenübertragung, Videoverteilung, tragbares Radar, Messung, Erkennung und Bildgebung jeglicher Art verwendet werden.
Die Ausnutzung des Millimeterwellenspektrums umfasst jedoch die Fähigkeit, hochleistungsfähige Hochfrequenz-Eingangsschaltungen für Millimeterwellen-Halbleitervorrichtungen kostengünstig zu entwickeln und herzustellen. In einigen Fällen kann das Entwickeln und Herstellen von Eingangsschaltungen für Millimeter-Halbleitervorrichtungen komplizierter als erwünscht sein. Es können zusätzliche Komponenten nötig sein, um bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung von optimaler Signalleistung von Vorrichtungen, die zum Funktionieren bei Millimeterwellen-Frequenzen entwickelt sind, Schutz vor mechanischen und umgebungsinduzierten Gefahren zu bieten.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es besteht ein Bedarf an der Bereitstellung eines Konzepts für eine verbesserte Halbleitervorrichtung oder ein verbessertes Halbleitergehäuse.
Solch ein Bedarf kann durch den Gegenstand der Ansprüche gedeckt werden.
Einige Ausführungsformen betreffen eine Halbleitervorrichtung, die ein Halbleitersubstrat, eine Primärspule eines Kopplers, die auf dem Halbleitersubstrat angeordnet ist, wobei die Primärspule ein erstes Ende, das mit einem ersten Kontaktanschluss gekoppelt ist, ein zweites Ende, das mit einem zweiten Kontaktanschluss gekoppelt ist, und eine erste Mittelanzapfung umfasst, die mit einem Bezugsknoten gekoppelt ist, und eine Sekundärspule des Kopplers umfasst, die auf dem Halbleitersubstrat benachbart zur Primärspule angeordnet ist.
Optional ist die Primärspule über der Sekundärspule angeordnet.
Gemäß einem Aspekt sind die ersten und zweiten Kontaktanschlüsse so ausgelegt, dass sie mit einem Signalpfad gekoppelt sind, der über die erste Mittelanzapfung mit dem Bezugsknoten gekoppelt ist.
Optional ist die Primärspule auf einer ersten Metallschicht angeordnet, und die Sekundärspule ist auf einer zweiten Metallschicht angeordnet.
Ferner kann die Halbleitervorrichtung eine Bezugsebene umfassen, die auf einer dritten Metallschicht angeordnet ist, wobei die Bezugsebene die Primärspule und die Sekundärspule umgibt und die Bezugsebene mit dem Bezugsknoten gekoppelt ist.
Optional ist der Bezugsknoten so ausgelegt, dass er mit Masse gekoppelt ist.
Ferner kann die Halbleitervorrichtung eine Schaltung umfassen, die mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende der Sekundärspule gekoppelt ist.
Optional umfasst die Sekundärspule eine zweite Mittelanzapfung.
Ferner kann die Halbleitervorrichtung eine erste Schaltung, die mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende der Sekundärspule gekoppelt ist, und eine Vorspannungsschaltung umfassen, die mit der zweiten Mittelanzapfung gekoppelt ist, die mit der Sekundärspule gekoppelt ist.
Optional ist die erste Schaltung so ausgelegt, dass sie bei einer Millimeterwellen-Frequenz arbeitet.
Ferner kann die Halbleitervorrichtung eine Millimeterwellen-Signalquelle umfassen, die mit den ersten und zweiten Kontaktanschlüssen gekoppelt ist.
Optional können eine Induktanz der Primärspule und eine Kapazität der ersten und zweiten Kontaktanschlüsse eine Parallelresonanz bei einer Frequenz innerhalb eines Passbandes der ersten Schaltung bilden.
Gemäß einem Aspekt ist mindestens eine von der Primärspule und der Sekundärspule eine Spule mit mehreren Windungen.
Optional ist die Primärspule mit der Sekundärspule magnetisch gekoppelt.
Ferner umfasst der Koppler optional einen Transformator.
Einige Ausführungsformen betreffen ein Halbleitergehäuse, das eine Sekundärspule eines Kopplers, die innerhalb eines Halbleiterchips angeordnet ist, und eine Primärspule des Kopplers umfasst, die innerhalb eines Isoliermaterials außerhalb des Halbleiterchips angeordnet ist, wobei die Primärspule eine erste Mittelanzapfungsverbindung umfasst, die mit einem Bezugsknoten gekoppelt ist.
Optional umfasst der Bezugsknoten einen Masseknoten.
Gemäß einem Aspekt ist die Primärspule in einer Umverteilungsschicht angeordnet, die auf dem Halbleiterchip angeordnet ist.
Ferner kann die Halbleitervorrichtung eine Schaltung umfassen, die innerhalb des Halbleiterchips angeordnet und mit der Sekundärspule gekoppelt ist, wobei die Schaltung so ausgelegt ist, dass sie bei Millimeterwellen-Frequenzen arbeitet.
Optional umfasst die Sekundärspule eine zweite Mittelanzapfungsverbindung, die mit einer Vorspannungsschaltung der innerhalb des Halbleiterchips angeordneten Schaltung gekoppelt ist.
Einige Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zur Bildung eines Halbleitergehäuses, wobei das Verfahren ein Bereitstellen eines Halbleitersubstrats, Bilden einer Sekundärspule in einer ersten Metallschicht auf dem Halbleitersubstrat, Bilden einer ersten dielektrischen Schicht auf der Sekundärspule, Bilden einer Primärspule in einer zweiten Metallschicht über der ersten dielektrischen Schicht und der Sekundärspule, Bilden einer Verbindung zwischen einer ersten Mittelanzapfung der Primärspule und einem Bezugsknoten und Bilden von Kontaktanschlüssen umfasst, die mit der Primärspule gekoppelt sind.
Ferner kann das Verfahren ein Bilden einer Bezugsebene in einer dritten Metallschicht, welche die Primärspule und die Sekundärspule umschließt, und Koppeln der Bezugsebene mit der ersten Mittelanzapfung umfassen.
Optional kann das Verfahren ein Koppeln der Bezugsebene mit einem Masseknoten umfassen.
Ferner kann das Verfahren ein Bilden einer Schaltung im Halbleitersubstrat und Koppeln einer Schnittstelle der Schaltung mit der Sekundärspule umfassen.
Ferner kann das Verfahren ein Bilden einer Vorspannungsschaltung im Halbleitersubstrat und Koppeln der Vorspannungsschaltung mit einer zweiten Mittelanzapfung der Sekundärspule umfassen.
Ferner kann das Verfahren ein Verkapseln des Halbleitergehäuses umfassen.
Einige Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zum Betreiben einer Halbleitervorrichtung, die ein Halbleitersubstrat, eine Primärspule eines Kopplers, die auf dem Halbleitersubstrat angeordnet ist, und eine Sekundärspule des Kopplers umfasst, die auf dem Halbleitersubstrat benachbart zur Primärspule angeordnet ist, wobei die Primärspule ein erstes Ende, das mit einem ersten Kontaktanschluss gekoppelt ist, ein zweites Ende, das mit einem zweiten Kontaktanschluss gekoppelt ist, und eine erste Mittelanzapfung umfasst, die mit einem Bezugsknoten gekoppelt ist, wobei das Verfahren ein Anlegen eines Millimeterwellensignals an die ersten und zweiten Kontaktanschlüsse und Empfangen des Millimeterwellensignals von der Primärspule über die Sekundärspule umfasst, wobei das Empfangen durch eine Schaltung erfolgt, die auf dem Halbleitersubstrat angeordnet und mit der Sekundärspule gekoppelt ist.
Ferner kann das Verfahren ein Anlegen einer Vorspannung an eine zweite Mittelanzapfung der Sekundärspule umfassen.
Ferner kann das Verfahren ein Empfangen eines elektrostatischen Endladungs(ESF für engl. electrostatic discharge)-Impulses an den ersten und zweiten Kontaktanschlüssen und Nebenschließen des ESD-Impulses zu einem ESD-Signalpfad umfassen, der über die erste Mittelanzapfung mit dem Bezugsknoten gekoppelt ist.
Optional umfasst der Bezugsknoten einen Masseknoten.
Ferner umfasst der ESD-Signalpfad optional eine Metallregion, welche den Koppler umgibt.
Ferner kann das Verfahren ein Senden eines Millimeterwellensignals an eine Last, die mit den ersten und zweiten Kontaktanschlüssen gekoppelt ist, von einer Schaltung umfassen, die mit der Sekundärspule gekoppelt ist.
Ferner kann das Verfahren ein Anlegen des Millimeterwellensignals umfassen, das ein Anlegen des Millimeterwellensignals bei einer ersten Frequenz umfasst, und das Verfahren umfasst ferner ein Inresonanzbringen einer Kapazität der ersten und zweiten Kontaktanschlüsse mit einer Induktanz der Primärspule.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Halbleitervorrichtung ein Halbleitersubstrat, eine Primärspule und eine Sekundärspule. Die Primärspule eines Kopplers ist auf dem Halbleitersubstrat angeordnet, und die Sekundärspule des Kopplers ist auf dem Halbleitersubstrat benachbart zur Primärspule angeordnet. Die Primärspule umfasst ein erstes Ende, das mit einem ersten Kontaktanschluss gekoppelt ist, ein zweites Ende, das mit einem zweiten Kontaktanschluss gekoppelt ist, und eine erste Mittelanzapfung, die mit einem Bezugsknoten gekoppelt ist.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Halbleitergehäuse eine Primärspule und eine Sekundärspule eines Kopplers. Die Primärspule ist innerhalb eines Halbleiterchips angeordnet, und die Sekundärspule ist innerhalb eines Isoliermaterials außerhalb des Halbleiterchips angeordnet. Die Sekundärspule umfasst eine Mittelanzapfungsverbindung, die mit einem Bezugsknoten gekoppelt ist.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Bildung eines Halbleitergehäuses ein Bereitstellen eines Halbleitersubstrats, Bilden einer Sekundärspule in einer ersten Metallschicht auf dem Halbleitersubstrat, Bilden einer ersten dielektrischen Schicht auf der Sekundärspule, Bilden einer Primärspule in einer zweiten Metallschicht über der ersten dielektrischen Schicht und der Sekundärspule, Bilden einer Verbindung zwischen einer ersten Mittelanzapfung der Primärspule und einem Bezugsknoten und Bilden von Kontaktanschlüssen, die mit der Primärspule gekoppelt sind.
Gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Halbleitervorrichtung dargelegt. Eine Halbleitervorrichtung umfasst ein Halbleitersubstrat und einen Koppler, der eine Primärspule und eine Sekundärspule umfasst. Die Primärspule ist auf dem Halbleitersubstrat angeordnet, und eine Sekundärspule ist auf dem Halbleitersubstrat benachbart zur Primärspule angeordnet. Die Primärspule umfasst ein erstes Ende, das mit einem ersten Kontaktanschluss gekoppelt ist, ein zweites Ende, das mit einem zweiten Kontaktanschluss gekoppelt ist, und eine erste Mittelanzapfung, die mit einem Bezugsknoten gekoppelt ist. Ein Millimeterwellensignal wird an die ersten und zweiten Kontaktanaschlüsse angelegt. Das Millimeterwellensignal wird von der Primärspule über die Sekundärspule empfangen. Das Empfangen erfolgt durch eine Schaltung, die auf dem Halbleitersubstrat angeordnet und mit der Sekundärspule gekoppelt ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird nun auf die folgenden Beschreibungen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, wobei:
1 eine schematische Darstellung eines Halbleitergehäuses veranschaulicht;
2A und 2B eine schematische Darstellung eines Halbleitergehäuses mit einer Millimeterwellen-Signalquelle veranschaulichen;
3 eine schematische Darstellung eines Halbleitergehäuses veranschaulicht, das mit einer Last gekoppelt ist;
4 eine Draufsicht eines Kopplers veranschaulicht;
5 eine perspektivische Ansicht eines Kopplers veranschaulicht;
6 eine Querschnittansicht eines Halbleitergehäuses veranschaulicht;
7 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Halbleitergehäuses veranschaulicht;
8 eine Querschnittansicht einer alternativen Ausführungsform eines Halbleitergehäuses veranschaulicht;
9 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Konfiguration einer Spule in einem Koppler veranschaulicht;
10 ein Flussdiagramm eines Prozesses zur Bildung eines Halbleitergehäuses mit Schutz gegen elektrostatische Entladung veranschaulicht;
11 ein Flussdiagramm eines Prozesses zum Betreiben einer Halbleitervorrichtung veranschaulicht; und
12A und 12B ein Schaltbild eines Halbleitergehäuses veranschaulichen. Entsprechende Bezugszeichen und Symbole in den verschiedenen Figuren beziehen sich im Allgemeinen auf entsprechende Teile, sofern nicht anders angegeben. Die Figuren sind so gezeichnet, dass sie die relevanten Aspekte der Ausführungsformen klar veranschaulichen, wobei sie jedoch nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden die Herstellung und die Verwendung von verschiedenen Ausführungsformen ausführlich erörtert. Es versteht sich jedoch von selbst, dass die vorliegende Erfindung viele anwendbare erfinderische Konzepte bereitstellt, die in einer großen Vielfalt von spezifischen Kontexten realisiert werden können. Die spezifischen Ausführungsformen dienen lediglich zur Veranschaulichung von spezifischen Arten und Weisen der Herstellung und Verwendung der Erfindung und schränken den Schutzumfang der Erfindung nicht ein.
Viele Anwendungen, die auf drahtloser Übertragung bei Millimeterwellen-Frequenzen basieren, benötigen möglicherweise eine Gehäusestruktur, welche die Komponenten innerhalb des Gehäuses vor mechanischer und umgebungsinduzierter Belastung schützt. Zum Beispiel können Ereignisse (z. B. Impulse) elektrostatischer Entladung (ESD) Gateoxid, Metallisierung, Übergänge und andere Komponenten innerhalb des Halbleitergehäuses beschädigen oder zerstören. ESD-Ereignisse können durch eine Vielzahl von Quellen, wie beispielsweise einen aufgeladenen Körper, der eine integrierte Schaltung berührt, eine aufgeladene integrierte Schaltung, die eine geerdete Fläche berührt, eine aufgeladene Maschine, die eine integrierte Schaltung berührt, und verschiedene andere Quellen verursacht werden.
Um potenziellem Schaden durch ESD-Ereignisse entgegenzuwirken, können gegenwärtig verwendete Halbleitergehäuse große Klemmvorrichtungen umfassen, welche den Spannungshub des Signals an den Kontaktanschlüssen begrenzen. Bei Hochgeschwindigkeits- und Hochfrequenz(HF)-Anwendungen kann jedoch die parasitäre Kapazität von EDS-Schutzschaltungen das Hochfrequenzsignal abschwächen. Außerdem erhöht die Hinzufügung von ESD-Schutzvorrichtungen die Kosten und die Komplexität des Systems.
Die gegenwärtig verwendeten Verfahren für ESD-Schutz funktionieren bei verschiedenen Frequenzen auf unterschiedliche Weise. Zum Beispiel können ESD-Schutzvorrichtungen für Niederfrequenzvorrichtungen Signalverluste bereitstellen, die annehmbar sein können. Bei hohen Frequenzen, wie beispielsweise Millimeterwellen-Frequenzen, kann der Signalverlust, den solche Vorrichtungen mit sich bringen, jedoch die Leistung der Schaltung verschlechtern.
In einer Ausführungsform umfasst eine Millimeterwellen-Halbleitervorrichtung einen Koppler, in welchem die Primärspule eine Mittelanzapfung aufweist, die mit einem niederohmigen Knoten, wie beispielsweise einem Masseknoten, gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen ist die Mittelanzapfung ein Gleichtaktabschnitt der Spule, mit dem Kontakt hergestellt werden kann. Der niederohmige Knoten an der Mittelanzapfung stellt einen Gleichtakt-/niederohmigen Pfad für ESD-Impulse bei niedrigen Frequenzen bereit, während er keine Signaldämpfung bei hohen Frequenzen zulässt, wenn ein rein differenzielles Signal zwischen den beiden Enden der Primärspule angelegt wird.
Eine schematische Schaltungsanordnung des Halbleitergehäuses wird unter Verwendung von 1 beschrieben. Alternative Schaltungsanordnungen werden unter Verwendung von 2, 3, 4, 7 und 12 beschrieben. Strukturelle Ausführungsformen des Halbleitergehäuses werden unter 4 bis 6, 8 und 9 beschrieben. Verfahren zum Bilden und Betreiben des Halbleitergehäuses werden unter Verwendung von 10 und 11 beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 1 umfasst ein Halbleitergehäuse 10 einen Halbleiterchip 12, welcher eine Eingangsschaltung 14 für einen Sender oder einen Empfänger umfasst. In diesen Beispielen ist die Eingangsschaltung 14 durch einen Koppler 18 mit einer Antenne 16 gekoppelt. Die Eingangsschaltung 14 kann so ausgelegt sein, dass sie bei einer Millimeterwellen-Frequenz von etwa 30 GHz bis etwa 300 GHz arbeitet, aber sie kann auch so ausgelegt sein, dass sie auch bei niedrigeren oder höheren Frequenzen arbeitet. In diesem dargestellten Beispiel umfasst der Koppler 18 eine Primärspule 20 und eine Sekundärspule 22, welche beide zum Halbleiterchip 12 gehören. Die Antenne 16 kann zum Halbleitergehäuse 10 gehören, oder sie kann eine separate Einheit sein, die durch eine gedruckte Leiterplatte mit dem Halbleitergehäuse 10 gekoppelt ist. Es versteht sich von selbst, dass die Primärspule 20 und die Sekundärspule 22 des Kopplers 18 für alle der hierin beschriebenen Ausführungsformen magnetisch gekoppelt und/oder elektrostatisch gekoppelt sein können. Außerdem kann der Koppler 18 in einigen Ausführungsformen als Transformator fungieren, in welchem die Primärspule 20 mit der Sekundärspule 22 magnetisch gekoppelt ist.
Das Halbleitergehäuse 10 weist einen Eingang/Ausgang auf, der mit der Antenne 16 gekoppelt ist. Wie ausführlicher beschrieben werden wird, können Ausführungsformen der Erfindung auf eine Vielzahl von Millimeterwellen-Empfänger- und Senderkonstruktionen mit gehäuseinternem Chip angewendet werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Eingangsschaltung 14 eine Schaltung 28 umfassen, die mit der Sekundärspule 22 des Kopplers 18 gekoppelt ist. Die Schaltung 28 kann zum Beispiel eine Empfängerschaltung, eine Senderschaltung, eine Sendeempfängerschaltung oder einen anderen Schaltungstyp umfassen. In der dargestellten Ausführungsform ist die Schaltung 28 ein Sender, der unter Verwendung eines MOSFET-Differenzverstärkers implementiert ist. Das MOSFET-Differenzpaar umfasst einen ersten Transistor M1 und einen entsprechenden zweiten Transistor M2 gekoppelt mit einem gemeinsamen Quellenknoten. Das MOSFET-Differenzpaar weist einen ersten Eingangsspannungsknoten V_in1 und einen zweiten Eingangsspannungsknoten V_in2 auf, um dadurch einen Differenzeingang zu bilden, und einen ersten Ausgangsspannungsknoten V_out1 und einen zweiten Ausgangsspannungsknoten V_out2, um dadurch einen Differenzausgang zu bilden. Folglich sind die Höchst- und Mindestspannungspegel genau definiert und unabhängig von der Gleichtakt-Eingangsspannung. In verschiedenen Ausführungsformen sind die Vorrichtungsparameter für den ersten Transistor M1 und den zweiten Transistor M2 gleich. Die Transistoren werden unter Verwendung einer gemeinsamen Stromquelle 29 und durch die Widerstände zu einer Versorgungsspannung VDD vorgespannt.
Es können natürlich auch andere Konfigurationen von Komponenten in der Eingangsschaltung 14 vorhanden sein. Zum Beispiel kann die Eingangsschaltung 14 eine zusätzliche Schaltungsanordnung, wie beispielsweise eine Empfängerschaltung, Frequenzerzeugungsschaltungen, Basisbandschaltungen, und andere geeignete Komponenten umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die Eingangsschaltung 14 eine Frequenzumsetzungsschaltung umfassen, welche Signale in das und aus dem Basisband umsetzen kann.
Die Primärspule 20 umfasst ein erstes und ein zweites Ende. Das erste Ende ist mit einem ersten Kontaktanschluss 21 gekoppelt, während das zweite Ende mit einem zweiten Kontaktanschluss 23 gekoppelt ist. Der erste Kontaktanschluss 21 und der zweite Kontaktanschluss 23 können derart ausgelegt sein, dass diese Kontaktanschlüsse durch eine erste Mittelanzapfung 24, die mit einem Bezugsknoten gekoppelt ist, gegen ESD geschützt sind. Konkret sind der erste Kontaktanschluss 21 und der zweite Kontaktanschluss 23 so ausgelegt, dass sie einen ESD-Impuls empfangen und den ESD-Impuls zu einem ESD-Pfad nebenschließen, der über die erste Mittelanzapfung 24 mit dem Bezugsknoten gekoppelt ist. Der Bezugsknoten ist in diesen Beispielen so ausgelegt, dass er mit Masse gekoppelt ist. Mit anderen Worten kann der Bezugsknoten ein Masseknoten sein. Folglich wird Energie von einem ESD-Ereignis gegen Masse nebengeschlossen, statt durch die Vorrichtung durchzutreten und Komponenten innerhalb des Halbleiterchips 12 und der Eingangsschaltung 14 zu beschädigen. Alternativ kann der Bezugsknoten mit einem anderen ESD-Versorgungsknoten, wie beispielsweise einer Leistungsversorgung oder einem dedizierten ESD-Masseknoten, gekoppelt sein.
In anderen Ausführungsformen kann der Bezugsknoten je nach der konkreten Implementierung mit einer Bezugsebene (nicht dargestellt) oder einer anderen Komponente gekoppelt sein. In einigen Ausführungsformen können eine Induktanz der Primärspule 20 und eine Kapazität des ersten Kontaktanschlusses 21 und des zweiten Kontaktanschlusses 23 eine Parallelresonanz bei einer Frequenz innerhalb eines Passbandes der Eingangsschaltung 14 bilden. Diese Parallelresonanz kann die Wirkung der parasitären Kapazität der ersten und zweiten Kontaktanschlüsse 21 und 23 verringern.
Die Sekundärspule 22 umfasst außerdem ein erstes Ende, das mit der Eingangsschaltung 14 gekoppelt ist. Die Sekundärspule 22 kann optional eine zweite Mittelanzapfung 26 umfassen, die in einigen beispielhaften Ausführungsformen mit einem Bezugsknoten gekoppelt sein kann. Die zweite Mittelanzapfung 26 kann zusätzlichen Schutz für den Halbleiterchip 12 gegen Schaden infolge von ESD bereitstellen. Sowohl die erste Mittelanzapfung 24 als auch die zweite Mittelanzapfung 26 können einen niederohmigen Pfad zu einem externen Masseanschluss 30 aufweisen. In diesen Beispielen kann der externe Masseanschluss 30 mit Masse verbunden sein, aber in anderen veranschaulichenden Beispielen kann der externe Masseanschluss 30 mit einem anderen Potenzial gekoppelt sein.
In einigen Ausführungsformen kann die zweite Mittelanzapfung 26 mit einer Vorspannungsschaltung gekoppelt sein. Demnach kann die zweite Mittelanzapfung 26 Vorspannung zur Eingangsschaltung 14 bereitstellen. Die Vorspannung zur Eingangsschaltung 14 kann aufgrund des Gleichtaktpfades, der durch die Verbindung der zweiten Mittelanzapfung 26 mit der Vorspannungsschaltung bereitgestellt wird, bei hohen Frequenzen transparent sein, wenn eine rein differenzielle Signalverbindung zwischen den zwei Enden der Sekundärspule 22 implementiert ist. In anderen Implementierungen einer beispielhaften Ausführungsform kann die zweite Mittelanzapfung 26 in Abhängigkeit von der gewünschten Funktionalität des Halbleiterchips 12 weggelassen werden.
Bei dieser Konfiguration einer beispielhaften Ausführungsform kann potenzieller Schaden aus einem ESD-Ereignis verringert werden. Konkret stellt das in 1 dargestellte Halbleitergehäuse 10 eine niedrige Impedanz gegen Masse bereit. Außerdem kann das Halbleitergehäuse 10 eine unsymmetrische Signalschnittstelle bereitstellen, wenn das Signal, das von der Antenne 16 empfangen wird, nur einem Kontaktanschluss zugeführt wird. Zudem ist diese Konfiguration des Halbleitergehäuses 10 sowohl für ESD-Schutz als auch für Signalleistung über mehrere Frequenzen hochwirksam.
2, welche 2A und 2B umfasst, veranschaulicht eine schematische Darstellung eines Halbleitergehäuses 10 mit einer Millimeterwellen-Signalquelle. 2A veranschaulicht einen Millimeterwellen-Sender/Empfänger, während 2B eine Millimeterwellen-Signalquelle veranschaulicht, die mit dem Halbleitergehäuse 10 gekoppelt ist.
Unter Bezugnahme auf 2A sendet eine Millimeterwellen-Signalquelle 32 Signale durch eine Antenne 34 an die Antenne 16, die mit dem Halbleitergehäuse 10 assoziiert ist. Demgemäß ist die Millimeterwellen-Signalquelle in diesem Beispiel eine drahtlose Kommunikationsquelle. Diese Signale, die durch die Millimeterwellen-Signalquelle 32 gesendet werden, können durch die Eingangsschaltung 14 verarbeitet, in das Basisband umgesetzt und an eine andere Stelle weitergeleitet werden.
In diesem Beispiel ist die zweite Mittelanzapfung 26 mit einem Vorspannungserzeuger 27 gekoppelt. Der Vorspannungserzeuger 27 kann sich innerhalb der Eingangsschaltung 14 befinden. In anderen Ausführungsformen kann sich der Vorspannungserzeuger 27 je nach der damit verbundenen Funktionalität natürlich an einer anderen Stelle innerhalb des Halbleiterchips 12 befinden.
In alternativen Implementierungen einer beispielhaften Ausführungsform kann ein Empfänger 33 Millimeterwellensignale, die durch die Antenne 16 gesendet werden, über eine Antenne 35 empfangen, die mit dem Empfänger 33 assoziiert ist. In diesem Falle kann die Eingangsschaltung 14 Signale aus dem Basisband umsetzen, die über die Antenne 16 gesendet werden sollen.
In 2B ist die Millimeterwellen-Signalquelle 32 physisch mit dem ersten Kontaktanschluss 21 und dem zweiten Kontaktanschluss 23 verbunden. Diese Konfiguration des Halbleitergehäuses 10 stellt ebenfalls Schutz gegen potenziellen Schaden infolge von EDS bereit.
3 stellt das Halbleitergehäuse 10 mit einer Last 38 gekoppelt dar. In diesem Fall sind der erste Kontaktanschluss 21 und der zweite Kontaktanschluss 23 Ausgangsanschlüsse, die mit der Last 38 gekoppelt sind.
Nunmehr unter Hinwendung zu 4 ist eine Draufsicht des Kopplers 18 dargestellt. Die Primärspule 20 ist direkt über der Sekundärspule 22 ausgerichtet. Ein Abschnitt der Sekundärspule 22 ist außerdem transparent, um Merkmale der zweiten Mittelanzapfung 26 von oben zu zeigen.
In dieser Ausführungsform umfasst der Halbleiterchip 12 eine Bezugsebene 40. Die Bezugsebene 40 umgibt die Primärspule 20 und die Sekundärspule 22. Die Bezugsebene kann in einer Metallschicht unter der Primärspule 20 und der Sekundärspule 22 angeordnet sein. Die Bezugsebene 40 ist in diesen Beispielen mit einem Bezugsknoten gekoppelt. Konkret ist die Bezugsebene 40 mit dem Bezugsknoten gekoppelt, der mit der ersten Mittelanzapfung 24 der Primärspule 20 gekoppelt ist.
Wenn ein ESD-Ereignis eintritt, fließt Strom durch diesen Pfad und wird derart in die Bezugsebene 40 abgeleitet, dass kein Schaden an den Komponenten innerhalb des Halbleitergehäuses 10 entsteht. Die Bezugsebene 40 ist in dieser Ausführungsform eine Masseebene. In anderen Beispielen kann die Bezugsebene 40 eine andere Art von Ebene sein.
Wie dargestellt, sind das erste Ende und das zweite Ende der Primärspule 20 zum ersten Kontaktanschluss 21 und dem zweiten Kontaktanschluss 23 (nicht dargestellt) ausgerichtet. Gleichermaßen sind das erste und zweite Ende der Sekundärspule 22 zur Eingangsschaltung 14 ausgerichtet, wie in 1 genauer dargestellt.
Der Koppler 18 kann außerdem eine Vorspannungsverbindung 42 umfassen. Die Vorspannungsverbindung 42 kann mit der Sekundärspule 22 durch eine zweite Mittelanzapfung 26 gekoppelt sein, um eine Vorspannung zur zweiten Mittelanzapfung 26 bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen kann die Vorspannungsverbindung 42 mit Masse oder mit einem niederohmigen Signalpfad gekoppelt sein, um weiteren Schutz gegen Schaden aus ESD bereitzustellen. Die zweite Mittelanzapfung 26 ist in diesem Beispiel durch ein Kontaktloch mit der Vorspannungsverbindung 42 gekoppelt.
5 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht des Kopplers 18 im Halbleitergehäuse 10. Wie dargestellt, sind die verschiedenen Komponenten des Kopplers 18 und der darunter liegenden Halbleiterschaltung unter Verwendung verschiedener Schichten 50 implementiert.
In 6 ist eine Querschnittansicht des Halbleitergehäuses 10 entlang der Linie 6-6 in 4 dargestellt. Der Halbleiterchip 12 umfasst ein Substrat 62, welches aktive Vorrichtungen umfassen kann, die darin ausgebildet sind.
In dieser Ausführungsform sind die Schichten 50 des Halbleiterchips 12 besser zu erkennen. Die Schichten 50 können eine Anzahl von verschiedenen Materialtypen umfassen. Zum Beispiel kann eine Schicht in den Schichten 50 eine p-Wanne sein, die eine andere Dotierung als das Substrat bereitstellt. Andere beispielhafte Materialien für die Schichten 50 umfassen dielektrische Materialien, wie beispielsweise Siliciumdioxid und Siliciumnitrid, p-Wanne, Epitaxialschichten, Metallisierungsschichten, Polysilicium.
In einigen Ausführungsformen kann eine p-Wanne auf dem Substrat 62 angeordnet sein. In dieser beispielhaften Ausführungsform fehlt die p-Wanne jedoch.
Ein Metallisierungsschichtstapel 64 ist auf dem Substrat 62 angeordnet. Der Metallisierungsschichtstapel 64 kann in verschiedenen Ausführungsformen eine Anzahl von Metallebenen umfassen, zum Beispiel kann der Metallisierungsschichtstapel 64 in einer Ausführungsform zehn oder mehr Metallebenen umfassen. In diesem konkreten Beispiel kann der Metallisierungsschichtstapel 64 vier Metallebenen umfassen. Diese Metallschichten können Kupfer oder andere geeignete Metalle umfassen.
In der beispielhaften Ausführungsform von 6 ist die Vorspannungsverbindung 42 in der untersten Schicht (M1) des Metallisierungsschichtstapels 64 angeordnet. Der Metallisierungsschichtstapel 64 kann in verschiedenen Ausführungsformen eine Anzahl von Metallebenen und Zwischenmetallisierungs-Dielektrika umfassen. Zum Beispiel kann der Metallisierungsschichtstapel 64 in einer Ausführungsform zehn oder mehr Metallebenen und Zwischenmetallisierungs-Dielektrika umfassen. In diesem konkreten Beispiel kann der Metallisierungsschichtstapel 64 vier Metallebenen und Zwischenmetallisierungs-Dielektrika umfassen. In alternativen Ausführungsformen kann in Abhängigkeit von dem jeweiligen verwendeten Prozess jedoch eine andere Anzahl von Metallschichten und Zwischenmetallisierungs-Dielektrika verwendet werden. Die Bezugsebene 40 ist mit der zweiten Mittelanzapfung 26 der Sekundärspule 22 gekoppelt, die auf der nächsten Schicht (M2) des Metallisierungsschichtstapels 64 angeordnet sind. Die Sekundärspule 22 ist in einer Schicht (M3) über der zweiten Mittelanzapfung 26 angeordnet, und die Sekundärspule ist mit dem zweiten Mittelanzapfung 26 und der Eingangsschaltung 14 gekoppelt.
Wie dargestellt, ist die erste Mittelanzapfung 24 der Primärspule 20 über der Sekundärspule 22 angeordnet. Die erste Mittelanzapfung 24 ist mit dem Bezugsknoten (nicht dargestellt) gekoppelt, welcher wiederum mit der Bezugsebene 40 gekoppelt ist. Die Primärspule 20 ist dann auf dem Halbleiterchip 12 in der obersten Schicht (M4) des Metallisierungsschichtstapels 64 angeordnet und mit dem ersten Kontaktanschluss 21 und dem zweiten Kontaktanschluss 23 des Halbleitergehäuses 10 gekoppelt. In einer Ausführungsform ist die erste Mittelanzapfung 24 unter Verwendung eines Kontaktlochs zwischen Schicht (M4) und Schicht (M2) implementiert, und die zweite Mittelanzapfung 26 ist unter Verwendung eines Kontaktlochs zwischen Schicht (M3) und Schicht (M1) implementiert. Es versteht sich von selbst, dass die in 6 dargestellte Implementierung der ersten Mittelanzapfung 24 und der zweiten Mittelanzapfung 26 nur eine von vielen beispielhaften Ausführungsformen ist. In alternativen Ausführungsformen können die erste Mittelanzapfung 24 und die zweite Mittelanzapfung 26 sowie die anderen Schichten, die zum Implementieren der Primärspule 20 und der Sekundärspule 22 verwendet werden, anders implementiert sein.
Eine Passivierungsschicht 68 befindet sich über dem Metallisierungsschichtstapel 64. Diese Passivierungsschicht 68 wird nach dem Bilden der Komponenten innerhalb des Metallisierungsschichtstapels 64 auf dem Metallisierungsschichtstapel 64 angeordnet. Die Passivierungsschicht 68 ist so ausgelegt, dass sie den darunterliegenden Metallisierungsschichtstapel 64 schützt, und kann ein Oxid, wie beispielsweise ein Siliciumoxid, umfassen. In alternativen Ausführungsformen kann die Passivierungsschicht 68 ein Nitridmaterial umfassen. In noch anderen Ausführungsformen kann die Passivierungsschicht 68 andere dielektrische Materialien, wie beispielsweise Materialien mit einem hohen k-Wert und sogar mit einem niedrigen k-Wert, umfassen.
Die Ausrichtung der verschiedenen Komponenten innerhalb des Metallisierungsschichtstapels 64, die in dieser Figur dargestellt ist, soll die Art und Weise, in welcher der Halbleiterchip 12 ausgebildet ist, nicht beschränken. In alternativen Implementierungen einer beispielhaften Ausführungsform können die Metallschichten innerhalb des Metallisierungsschichtstapels 64 in einer anderen Reihenfolge als hierin beschrieben angeordnet sein. Außerdem können auch zusätzliche Schichten zwischen den verschiedenen Komponenten, die innerhalb des Halbleiterchips 12 angeordnet sind, vorhanden sein. Zum Beispiel kann mehr als eine Metallschicht zwischen der Primärspule 20 und der Sekundärspule 22 vorhanden sein. Ferner muss die Primärspule 20 nicht in der obersten Metallschicht im Metallisierungsschichtstapel 64 angeordnet sein. Zum Beispiel können je nach der konkreten Implementierung mehrere Metallschichten zwischen der Passivierungsschicht 68 und der Primärspule 20 vorhanden sein.
In noch anderen beispielhaften Ausführungsformen können die Primärspule 20 und/oder die Sekundärspule 22 auf einer Vielzahl von Metallebenen ausgebildet sein. Zum Beispiel kann die Primärspule 20 in einer Ausführungsform eine Spule auf einer ersten Metallebene, eine Spule auf einer zweiten Metallebene, eine Spule auf einer dritten Metallebene und eine Spule auf einer vierten Metallebene aufweisen. Die Sekundärspule 22 kann eine Spule auf einer ersten Metallebene und eine Spule auf einer zweiten Metallebene aufweisen. Alle Spulen der Metallebenen können durch Kontaktlöcher miteinander verbunden sein. In alternativen Implementierungen kann die Primärspule 20 eine Spule auf einer einzigen Ebene sein, während die Sekundärspule 22 mehr als eine Metallebene aufweist, oder umgekehrt. Demnach kann in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine mehrschichtige Spule ausgebildet sein.
In 7 ist eine alternative Ausführungsform des Halbleitergehäuses 10 dargestellt. Eine erste Spule des Kopplers 18 ist innerhalb des Halbleiterchips 12 angeordnet, und eine zweite Spule des Kopplers 18 ist innerhalb eines Isoliermaterials außerhalb des Halbleiterchips 12 angeordnet.
In diesem Beispiel befindet sich die Sekundärspule 22 innerhalb des Halbleiterchips 12, während sich die Primärspule 20 in einer Umverteilungsschicht befindet. Eine erste Schaltung ist ebenfalls in der Umverteilungsschicht des Halbleiterchips 12 angeordnet und anschließend mit der Sekundärspule 22 gekoppelt. Diese Schaltung kann ein Beispiel der in 1 dargestellten Eingangsschaltung 14 sein, und sie kann so ausgelegt sein, dass sie bei Millimeterwellen-Frequenzen arbeitet.
Die Primärspule 20 ist innerhalb einer zweiten Metallschicht im Halbleitergehäuse 10 angeordnet. Demgemäß umfasst der Koppler 18 eine Spule innerhalb des Halbleiterchips 12 und eine Spule außerhalb des Halbleiterchips 12. Die erste Mittelanzapfung 24 ist in diesem Beispiel ebenfalls außerhalb des Halbleiterchips 12 angeordnet.
8 veranschaulicht eine Querschnittansicht des in 7 dargestellten Halbleitergehäuses 10. Das Halbleitergehäuse 10 kann unter Verwendung von Verfahren ausgebildet sein, die in der am 12. September 2012 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 13/612,547 mit dem Titel „Chip To Package Interface“ beschrieben werden, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen wird.
Wie dargestellt, befindet sich die Sekundärspule 22 in einer obersten Schicht (M3) innerhalb des Halbleiterchips 12. In diesem konkreten Beispiel kann der Metallisierungsschichtstapel 64 drei Metallebenen umfassen. Die Sekundärspule 22 kann auf einer oberen Oberfläche angeordnet und mit der Eingangsschaltung 14 gekoppelt sein.
Ein Isoliermaterial befindet sich in diesem Beispiel über der Passivierungsschicht 68. Konkret kann eine erste dielektrische Schicht 80 über der Passivierungsschicht 68 und dem Halbleiterchip 12 angeordnet sein. Die erste dielektrische Schicht 80 kann abgeschieden oder aufgetragen sein. Die erste dielektrische Schicht 80 kann eine Oxidschicht oder einen Oxid-/Nitrid-Schichtstapel umfassen. In anderen Beispielen kann die erste dielektrische Schicht 80 Siliciumnitrid, Siliciumoxynitrid, FTEOS, SiCOH, Polyimid, Fotoimid, BCB oder andere organische Polymere oder Kombinationen davon umfassen. Eine optionale Isolierdeckschicht kann über der ersten dielektrischen Schicht 80 ausgebildet sein und eine Nitridschicht oder irgendein anderes geeignetes Material umfassen.
Eine zweite dielektrische Schicht 82 befindet sich über der ersten dielektrischen Schicht 80. Die zweite dielektrische Schicht 82 ist auf der ersten dielektrischen Schicht 80 angeordnet. Eine dritte dielektrische Schicht 84 befindet sich über der zweiten dielektrischen Schicht 82. Die dritte dielektrische Schicht 84 ist auf der zweiten dielektrischen Schicht 82 angeordnet. Die ersten, zweiten und dritten dielektrischen Schichten 80, 82 und 84 können in verschiedenen Ausführungsformen ein gleiches oder ein verschiedenes Material umfassen.
Die Primärspule 20 ist innerhalb einer Umverteilungsschicht 85 in der zweiten dielektrischen Schicht 82 dargestellt. In diesem Beispiel ist die Primärspule 20 innerhalb der zweiten dielektrischen Schicht 82 über der Sekundärspule 22 angeordnet. Demnach ist die Primärspule 20 durch die erste dielektrische Schicht 80 und die Passivierungsschicht 68 von der Sekundärspule 22 getrennt. Vorteilhafterweise erfolgt die Signalkopplung zwischen der Primärspule 20 und der Sekundärspule 22 in verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung durch das eingefügte Dielektrikum, das teilweise während der Fertigung des Halbleiterchips 12 (Passivierungsschicht 68) und teilweise während der Fertigung des Halbleitergehäuses 10 (erste dielektrische Schicht 80) gebildet wird. Daher kann die Trennung zwischen der Primärspule 20 und der Sekundärspule 22 in verschiedenen Ausführungsformen entweder während des Fertigungsprozesses für den Halbleiterchip oder anschließend während der Gehäuseverarbeitung kontrolliert werden. Folglich kann die Signalkopplung in verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bei gleichzeitigem Aufrechterhalten eines gewünschten Niveaus von ESD-Schutz genau kontrolliert werden.
Die erste Mittelanzapfung 24 der Primärspule 20 kann zur Außenfläche des Halbleitergehäuses 10 geleitet sein. In einigen Ausführungsformen kann die erste Mittelanzapfung 24 unter Verwendung eines Kontaktlochs implementiert sein. Demgemäß kann die Primärspule 20 durch ein Kontaktloch 81 mit der Außenfläche des Halbleitergehäuses 10 verbunden sein. Das Halbleitergehäuse 10 kann dann durch eine Lotkugel 83 an eine andere Komponente (z. B. eine gedruckte Leiterplatte) gelötet sein.
Ein Abschnitt der ersten Mittelanzapfung kann sowohl in der zweiten dielektrischen Schicht 82 als auch einer Metallschicht innerhalb des Metallisierungsschichtstapels 64 im Halbleiterchip 12 angeordnet sein. Demnach kann die gesamte Primärspule 20 über dem Halbleiterchip 12 angeordnet sein, während ein Abschnitt der ersten Mittelanzapfung 24 noch zum Metallisierungsschichtstapel 64 gehört und mit einem Bezugsknoten gekoppelt ist, der mit der Bezugsebene 40 gekoppelt ist. Wie bereits erörtert, soll jedoch die in dieser Figur dargestellte Schichtkonfiguration die Art und Weise, in welcher eine beispielhafte Ausführungsform implementiert werden kann, nicht einschränken.
Zum Beispiel kann die Primärspule 20 in alternativen Ausführungsformen auch in mehreren Metallebenen über der ersten dielektrischen Schicht 80 ausgebildet sein. In einer Ausführungsform weist die Primärspule 20 eine Spule auf einer ersten Umverteilungsebene und eine Spule auf einer zweiten Umverteilungsebene auf, die durch ein Kontaktloch der Umverteilungsebenen gekoppelt sind. Die Ausführungsformen von 8 können mit Ausführungsformen kombiniert werden, in welchen die Sekundärspule in mehreren Metallschichten des Metallisierungsschichtstapels 64 ausgebildet ist, um dadurch in einigen Ausführungsformen Spulen mit mehreren Schichten und mehreren Windungen zu bilden. Ferner können andere Komponenten, die in 8 dargestellt sind, optional sein.
Bei der in diesem Beispiel dargestellten Ausführungsform sind sowohl die Primärspule 20 als auch die Sekundärspule 22 im Gegensatz zu chipintegrierten Kopplerspulen weit vom Substrat 62 entfernt. Demgemäß können Signalverluste zum Substrat 62 verringert werden. Das Nichtvorhandensein von physischem Kontakt durch Metallisierungsschichten zwischen dem Halbleitergehäuse 10 und dem Halbleiterchip 12 an der Millimeterwellen-Eingangsschnittstelle kann die Robustheit der Millimeterwellen-Schnittstelle der eingekapselten Vorrichtung gegen mechanische und/oder umgebungsinduzierte Belastungen und Alterung verbessern. Außerdem implementiert die elektromagnetische Kopplung an der Schnittstelle des Chipgehäuses automatisch eine ESD-Schutzvorrichtung.
9 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Kopplers 18. Obwohl der Koppler 18 in 3 und 4 in einer Konfiguration dargestellt ist, können andere Konfigurationen für die Spulen im Koppler 18 realisiert werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Halbleitergehäuse 10 zum Beispiel Kopplerspulen mit verschiedenen Konfigurationen, wie beispielsweise mehrere Spulen oder Spulen mit mehreren Windungen oder mehreren Schleifen, umfassen.
Wie dargestellt, sind die Primärspule 20 und die Sekundärspule 22 mit mehreren Schleifen ausgelegt. In dieser Ausführungsform umfassen die Primärspule 20 und die Sekundärspule 22 rechteckige Spulen. Die Sekundärspule 22 kann eine Unterquerung 90 innerhalb des Metallisierungsschichtstapels 64 aufweisen. Durch die Unterquerung 90 kann die Sekundärspule 22 mit Eingangs-/Ausgangsknoten der Eingangsschaltung 14 innerhalb des Halbleiterchips 12 gekoppelt sein. Die Primärspule 20 kann eine Unterquerung 92 aufweisen, die mit den ersten und zweiten Kontaktanschlüssen 21 und 23 des Halbleitergehäuses 10 gekoppelt sein kann. Natürlich kann der Koppler 18 in anderen Beispielen Spulen mit anderen Formen anstelle der in dieser Figur dargestellten rechteckigen Spulen umfassen.
10 beschreibt einen Prozess 100 zur Bildung des Halbleitergehäuses 10 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Der Prozess 100 kann verwendet werden, um das Halbleitergehäuse 10 so zu bilden, wie in 9 dargestellt.
Der Prozess beginnt mit der Bildung eines Halbleitersubstrats (Schritt 102). Eine Sekundärspule wird in einer ersten Metallschicht auf dem Halbleitersubstrat gebildet (Schritt 104). Als Nächstes wird eine erste dielektrische Sicht auf der Sekundärspule gebildet (Schritt 106). Eine Primärspule wird in einer zweiten Metallschicht über der ersten dielektrischen Schicht und der Sekundärspule gebildet (Schritt 108). Eine Verbindung wird zwischen einer ersten Mittelanzapfung der Primärspule und einem Bezugsknoten gebildet (Schritt 110). Das Bilden dieser Verbindung kann ein Koppeln der ersten Mittelanzapfung 24 der Primärspule 20 mit dem Bezugsknoten umfassen, wobei der Bezugsknoten ein Masseknoten ist, wie in 1 beschrieben.
Als Nächstes werden Kontaktanschlüsse gebildet und mit der Primärspule gekoppelt (Schritt 112). Eine Bezugsebene wird in einer dritten Metallschicht gebildet, welche die Primärspule und die Sekundärspule umschließt (Schritt 114). Die Bezugsebene umgibt die Primär- und Sekundärspulen, wie in 5 dargestellt. Zum Beispiel kann die Bezugsebene 40 in einer dritten Metallschicht sowohl unter der Primärspule 20 als auch der Sekundärspule 22 angeordnet werden. Die Bezugsebene wird dann mit der ersten Mittelanzapfung (Schritt 116) und mit einem Masseknoten (Schritt 118) gekoppelt.
Eine Schaltung wird im Halbleitersubstrat gebildet (Schritt 120). Die Eingangsschaltung 14 in 1 kann eine Implementierung für die in Schritt 120 gebildete Schaltung sein. In anderen veranschaulichenden Beispielen können in diesem Schritt andere Schaltungstypen mit anderen Merkmalen gebildet werden. Eine Schnittstelle der Schaltung wird dann mit der Sekundärspule gekoppelt (Schritt 122). Eine Vorspannungsschaltung wird im Halbleitersubstrat gebildet (Schritt 124), und die Vorspannungsschaltung wird mit einer zweiten Mittelanzapfung der Sekundärspule gekoppelt (Schritt 126). Schließlich wird das Halbleitergehäuse verkapselt (Schritt 128), woraufhin der Prozess endet.
11 veranschaulicht einen Prozess 200 zum Betreiben des Halbleiterchips 12 im Halbleitergehäuse 10. Konkret beschreibt der Prozess 200 den Betrieb des Halbleitergehäuses 10 bei Mikrowellen-Frequenzen, um das Halbleitergehäuse 10 gegen Schaden aus ESD-Ereignissen zu schützen. Der Prozess 200 kann je nach Implementierung mit dem durch den Prozess 100 gebildeten Halbleitergehäuse 10 oder einem Halbleitergehäuse verwendet werden, das unter Verwendung irgendeines anderen Prozesses gebildet wurde.
Der Prozess beginnt mit dem Anlegen eines Millimeterwellensignals an erste und zweite Kontaktanschlüsse in der Halbleitervorrichtung (Schritt 202). Das Millimeterwellensignal kann unter Verwendung der in 2A und 2B dargestellten Millimeterwellen-Signalquelle 32 oder irgendeiner anderen geeigneten Art von Millimeterwellen-Signalquelle zugeführt werden. Das Millimeterwellensignal kann bei einer ersten Frequenz angelegt werden.
Das Millimeterwellensignal wird dann von der Primärspule über die Sekundärspule empfangen (Schritt 204). Der Empfangsschritt kann durch eine Schaltung ausgeführt werden, die auf dem Halbleitersubstrat angeordnet und mit der Sekundärspule gekoppelt ist. Zum Beispiel kann die Eingangsschaltung 14 das Millimeterwellensignal über die Sekundärspule 22 empfangen.
Als Nächstes wird eine Vorspannung an eine zweite Mittelanzapfung der Sekundärspule angelegt (Schritt 206). Ein ESD-Impuls wird an den ersten und zweiten Kontaktanaschlüssen empfangen (Schritt 208). Dieser ESD-Impuls wird zu einem ESD-Signalpfad nebengeschlossen, der über eine erste Mittelanzapfung mit einem Bezugsknoten gekoppelt ist (Schritt 210). Dieser Bezugsknoten kann ein Masseknoten sein, oder er kann mit einer Masseebene gekoppelt sein. Ferner kann der ESD-Signalpfad eine Metallregion umfassen, die den Koppler umgibt, wie beispielsweise die Bezugsebene 40, die in 4 und 5 dargestellt ist.
In einigen Fällen kann das Millimeterwellensignal von einer Schaltung, die mit der Sekundärspule gekoppelt ist, an eine Last gesendet werden, die mit den ersten und zweiten Kontaktanschlüssen gekoppelt ist (Schritt 212). Schließlich wird eine Kapazität der ersten und zweiten Kontaktanschlüsse mit einer Induktanz der Primärspule in Resonanz gebracht (Schritt 214).
Die in 10 und 11 beschriebenen Prozesse sollen die Reihenfolge, in welcher diese Schritte ausgeführt werden können, nicht einschränken. Zum Beispiel können einige Schritte in Prozess 100 in 10 weggelassen werden. Als ein Beispiel muss in Schritt 124 keine Vorspannungsschaltung gebildet oder in Schritt 126 mit der zweiten Mittelanzapfung der Sekundärspule gekoppelt werden, da die Funktionalität des Halbleitergehäuses keine zweite Mittelanzapfung oder Vorspannungsschaltung benötigt. In noch anderen Beispielen können die in 10 und 11 beschriebenen Schritte im Wesentlichen gleichzeitig oder in einer anderen Reihenfolge als in den Figuren beschrieben ausgeführt werden.
12, welche 12A und 12B umfasst, veranschaulicht ein Schaltbild eines Halbleitergehäuses gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In dieser Ausführungsform ist die Primärspule 20 außerdem eine Differenzspule. Zum Beispiel können beide Enden der Primärspule 20 mit einer Antennenkomponente 300 gekoppelt sein, die mit der Antenne 16 gekoppelt ist. Zum Beispiel kann in einem Fall, der in 12A veranschaulicht ist, die Umsetzung vom Differenzsignal in ein Eintaktsignal innerhalb einer Antennenkomponente 300 erfolgen, die zur gedruckten Leiterplatte gehören oder eine eigenständige Einheit sein kann. Wie in vorherigen Ausführungsformen erörtert, ist die Primärspule 20 außerhalb des Halbleiterchips 12, während die Sekundärspule 22 innerhalb des Halbleiterchips 12 ist.
In einer anderen Ausführungsform, die in 12B veranschaulicht ist, kann die Primärspule 20 direkt oder durch eine Koppelkomponente 302 mit einer Differenzantenne 304 gekoppelt sein, welche zur gedruckten Leiterplatte gehören oder in verschiedenen Ausführungsformen eine eigenständige Vorrichtung sein kann.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen eine Halbleitervorrichtung, die ein Halbleitersubstrat, eine Primärspule eines Kopplers und eine Sekundärspule des Kopplers umfasst. Die Primärspule ist auf dem Halbleitersubstrat angeordnet. Die Primärspule umfasst ein erstes Ende, das mit einem ersten Kontaktanschluss gekoppelt ist, ein zweites Ende, das mit einem zweiten Kontaktanschluss gekoppelt ist, und eine erste Mittelanzapfung, die mit einem Bezugsknoten gekoppelt ist. Die Sekundärspule ist auf dem Halbleitersubstrat benachbart zur Primärspule angeordnet. In einigen Ausführungsformen ist die Primärspule magnetisch und/oder elektrostatisch mit der Sekundärspule gekoppelt. Außerdem kann der Koppler in einigen Ausführungsformen ein Transformator sein.
In den beispielhaften Ausführungsformen ist die Primärspule über der Sekundärspule angeordnet. Konkret ist die Primärspule auf einer ersten Metallschicht angeordnet, und die Sekundärspule ist auf einer zweiten Metallschicht angeordnet. Die ersten und zweiten Kontaktanschlüsse sind so ausgelegt, dass sie mit dem Signalpfad gekoppelt sind, der über die erste Mittelanzapfung mit dem Bezugsknoten gekoppelt ist. Die Sekundärspule kann eine zweite Mittelanzapfung umfassen. Wenigstens eine von der Primärspule und der Sekundärspule kann eine Spule mit mehreren Windungen sein.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Halbleitervorrichtung ferner eine Bezugsebene, die auf einer dritten Metallschicht angeordnet ist. Die Bezugsebene umgibt die Primärspule und die Sekundärspule und ist mit dem Bezugsknoten gekoppelt. Der Bezugsknoten ist so ausgelegt, dass er mit Masse gekoppelt ist.
In anderen Ausführungsformen ist eine erste Schaltung mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende der Sekundärspule gekoppelt. Eine Vorspannungsschaltung ist mit der zweiten Mittelanzapfung gekoppelt, die mit der Sekundärspule gekoppelt ist. Die erste Schaltung ist so ausgelegt, dass sie bei einer Millimeterwellen-Frequenz arbeitet. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Halbleitervorrichtung ferner eine Millimeterwellen-Signalquelle, die mit den ersten und zweiten Kontaktanschlüssen gekoppelt ist. Eine Induktanz der Primärspule und eine Kapazität der ersten und zweiten Kontaktanschlüsse bilden eine Parallelresonanz bei einer Frequenz innerhalb eines Passbandes der ersten Schaltung.
Ferner umfassen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Halbleitergehäuse, das eine Primärspule eines Kopplers, eine Sekundärspule des Kopplers und eine Mittelanzapfung umfasst. Die Sekundärspule ist innerhalb eines Halbleiterchips angeordnet, und die Primärspule ist innerhalb eines Isoliermaterials außerhalb des Halbleiterchips angeordnet. Die ersten und die Sekundärspulen bilden den Koppler, und die Primärspule umfasst eine Mittelanzapfungsverbindung, die mit einem Bezugsknoten gekoppelt ist. Der Bezugsknoten kann einen Masseknoten umfassen.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die Primärspule in einer Umverteilungsschicht angeordnet, die auf dem Halbleiterchip angeordnet ist. Eine Schaltung, die innerhalb des Halbleiterchips angeordnet ist, ist mit der Sekundärspule gekoppelt, wobei die Schaltung so ausgelegt ist, dass sie bei Millimeterwellen-Frequenzen arbeitet. Die Sekundärspule kann außerdem eine zweite Mittelanzapfungsverbindung umfassen, die mit einer Vorspannungsschaltung der innerhalb des Halbleiterchips angeordneten Schaltung gekoppelt ist.
Außerdem wird ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleitergehäuses dargelegt. Ein Halbleitersubstrat wird bereitgestellt. Eine Sekundärspule wird in einer ersten Metallschicht auf dem Halbleitersubstrat gebildet, und eine erste dielektrische Schicht wird auf der Sekundärspule gebildet. Eine Primärspule wird in einer zweiten Metallschicht über der ersten dielektrischen Schicht und der Sekundärspule gebildet. Eine Verbindung wird zwischen einer ersten Mittelanzapfung der Primärspule und einem Bezugsknoten gebildet. Kontaktanschlüsse werden gebildet und mit der Primärspule gekoppelt.
In einigen Ausführungsformen wird eine Bezugsebene in einer dritten Metallschicht gebildet, welche die Primärspule und die Sekundärspule umschließt. Die Bezugsebene wird mit der ersten Mittelanzapfung gekoppelt. Die Bezugsebene kann außerdem mit einem Masseknoten gekoppelt werden. In noch anderen Ausführungsformen kann eine Schaltung im Halbleitersubstrat gebildet werden, und die Schnittstelle der Schaltung kann mit der Sekundärspule gekoppelt werden. Ferner kann eine Vorspannungsschaltung im Halbleitersubstrat gebildet werden, und die Vorspannungsschaltung kann mit einer zweiten Mittelanzapfung der Sekundärspule gekoppelt werden. Das Halbleitergehäuse wird dann verkapselt.
Zusätzlich wird außerdem ein Verfahren zum Betreiben einer Halbleitervorrichtung bereitgestellt. Die Halbleitervorrichtung umfasst ein Halbleitersubstrat, eine Primärspule eines Kopplers, die auf dem Halbleitersubstrat angeordnet ist, und eine Sekundärspule des Kopplers, die auf dem Halbleitersubstrat benachbart zur Primärspule angeordnet ist. Die Primärspule umfasst ein erstes Ende, das mit einem ersten Kontaktanschluss gekoppelt ist, ein zweites Ende, das mit einem zweiten Kontaktanschluss gekoppelt ist, und eine erste Mittelanzapfung, die mit einem Bezugsknoten gekoppelt ist. Der Bezugsknoten kann einen Masseknoten umfassen.
Ein Millimeterwellensignal wird an die ersten und zweiten Kontaktanaschlüsse angelegt. Das Anlegen des Millimeterwellensignals kann bei einer ersten Frequenz erfolgen. Das Millimeterwellensignal wird von der Primärspule über die Sekundärspule empfangen, wobei das Empfangen durch eine Schaltung erfolgt, die auf dem Halbleitersubstrat angeordnet und mit der Sekundärspule gekoppelt ist.
In verschiedenen Ausführungsformen wird eine Vorspannung an eine zweite Mittelanzapfung der Sekundärspule angelegt. Ein ESD-Impuls wird an den ersten und zweiten Kontaktanaschlüssen empfangen. Der ESD-Impuls wird zu einem ESD-Signalpfad nebengeschlossen, der über die erste Mittelanzapfung mit dem Bezugsknoten gekoppelt ist. Der Signalpfad umfasst eine Metallregion, welche den Koppler umgibt.
In anderen Ausführungsformen wird das Millimeterwellensignal von einer Schaltung, die mit der Sekundärspule gekoppelt ist, an eine Last gesendet, die mit den ersten und zweiten Kontaktanschlüssen gekoppelt ist. Eine Kapazität der ersten und zweiten Kontaktanschlüsse kann mit einer Induktanz der Primärspule in Resonanz gebracht werden.
Vorteile der Ausführungsvorrichtungen umfassen die Fähigkeit zur Bereitstellung von ESD-Schutz bei verschiedenen hohen Frequenzen. Ferner weisen verschiedene Ausführungsformen eine niedrige Impedanz gegen Masse auf. Demnach stellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Schaltungsschutz gegen ESD-Impulse bei gleichzeitigem Aufrechterhalten einer gewünschten Signalleistung bei einer Vielzahl von Frequenzen bereit. Konkret kann die Halbleitervorrichtung bei Verwendung einer beispielhaften Ausführungsform derart ausgebildet sein, dass ESD-Schutzschaltungen unnötig sind und die parasitäre Kapazität von ESD-Schutzschaltungen beseitigt werden kann. Die hierin beschriebenen Ausführungsformen stellen eine angemessene Signalleistung bei Millimeterwellen-Anwendungen bereit, erhalten Kleinformat- und Kompaktpackungsoptionen aufrecht und verlängern die Lebensdauer des Halbleiterchips und seiner Komponenten.
Obwohl diese Erfindung in Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, soll diese Beschreibung nicht in einem einschränkenden Sinne ausgelegt werden. Für Fachleute sind unter Bezugnahme auf die Beschreibung verschiedene Modifikationen und Kombinationen der beispielhaften Ausführungsformen sowie anderer Ausführungsformen der Erfindung zu erkennen. Als ein Beispiel können die in 1 bis 12 beschriebenen Ausführungsformen in verschiedenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden. Es ist daher vorgesehen, dass die angehängten Ansprüche alle solche Modifikationen oder Ausführungsformen umfassen.
Es versteht sich von selbst, dass, obwohl die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile ausführlich beschrieben wurden, verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abwandlungen hierin vorgenommen werden können, ohne vom Erfindungsgedanken und Schutzumfang der Erfindung, wie durch die angehängten Ansprüche definiert, abzuweichen. Für Fachleute ist es zum Beispiel leicht nachzuvollziehen, dass viele der hierin beschriebenen Merkmale, Funktionen, Prozesse und Materialien innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung geändert werden können.
Außerdem soll der Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung nicht auf die jeweiligen Ausführungsformen der in der Spezifikation beschriebenen Prozesse, Maschinen, Fertigungen, Zusammensetzungen von Materie, Mittel, Verfahren und Schritte beschränkt sein. Wie für einen Durchschnittsfachmann aus der Offenbarung der vorliegenden Erfindung leicht zu erkennen ist, können gegenwärtig bestehende oder künftig zu entwickelnde Prozesse, Maschinen, Fertigungen, Zusammensetzungen von Materie, Mittel, Verfahren oder Schritte, die im Wesentlichen die gleiche Funktion ausführen oder im Wesentlichen das gleiche Ergebnis erzielen wie die entsprechenden Ausführungsformen, die hierin beschrieben werden, gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Demgemäß sollen solche Prozesse, Maschinen, Fertigungen, Zusammensetzungen von Materie, Mittel, Verfahren oder Schritte in den Schutzumfang der angehängten Ansprüche fallen.

Claims

Halbleitervorrichtung, umfassend: ein Halbleitersubstrat, eine Primärspule (20) eines Kopplers, die auf dem Halbleitersubstrat angeordnet ist, wobei die Primärspule (20) ein erstes Ende, das mit einem ersten Kontaktanschluss (21) gekoppelt ist, und ein zweites Ende, das mit einem zweiten Kontaktanschluss (23) gekoppelt ist, und eine erste Mittelanzapfung (24) umfasst, die mit einem Bezugsknoten gekoppelt ist; und eine Sekundärspule (22) des Kopplers, die auf dem Halbleitersubstrat benachbart zur Primärspule (20) angeordnet ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Primärspule (20) über der Sekundärspule (22) angeordnet ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten und zweiten Kontaktanschlüsse so ausgelegt sind, dass sie mit einem Signalpfad gekoppelt sind, der über die erste Mittelanzapfung (24) mit dem Bezugsknoten gekoppelt ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Primärspule (20) auf einer ersten Metallschicht angeordnet ist, und die Sekundärspule (22) auf einer zweiten Metallschicht angeordnet ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, ferner umfassend eine Bezugsebene, die auf einer dritten Metallschicht angeordnet ist, wobei: die Bezugsebene die Primärspule (20) und die Sekundärspule (22) umgibt; und die Bezugsebene mit dem Bezugsknoten gekoppelt ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Bezugsknoten so ausgelegt ist, dass er mit Masse gekoppelt ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Schaltung, die mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende der Sekundärspule (22) gekoppelt ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sekundärspule (22) eine zweite Mittelanzapfung umfasst.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, ferner umfassend: eine erste Schaltung, die mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende der Sekundärspule (22) gekoppelt ist; und eine Vorspannungsschaltung, die mit der zweiten Mittelanzapfung gekoppelt ist, die mit der Sekundärspule (22) gekoppelt ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9, wobei die erste Schaltung so ausgelegt ist, dass sie bei einer Millimeterwellen-Frequenz arbeitet.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, wobei eine Induktanz der Primärspule (20) und eine Kapazität der ersten und zweiten Kontaktanschlüsse eine Parallelresonanz bei einer Frequenz innerhalb eines Passbandes der ersten Schaltung bilden.
Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine von der Primärspule (20) und der Sekundärspule (22) eine Spule mit mehreren Windungen ist.
Halbleitergehäuse, umfassend: eine Sekundärspule (22) eines Kopplers, die innerhalb eines Halbleiterchips angeordnet ist; und eine Primärspule (20) des Kopplers, die innerhalb eines Isoliermaterials außerhalb des Halbleiterchips angeordnet ist, wobei die Primärspule (20) eine erste Mittelanzapfungs(20)-Verbindung umfasst, die mit einem Bezugsknoten gekoppelt ist.
Halbleitergehäuse nach Anspruch 13, wobei der Bezugsknoten einen Masseknoten umfasst.
Halbleitergehäuse nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Primärspule (20) in einer Umverteilungsschicht angeordnet ist, die auf dem Halbleiterchip angeordnet ist.
Halbleitergehäuse nach einem der Ansprüche 13 bis 15, ferner umfassend eine Schaltung, die innerhalb des Halbleiterchips angeordnet und mit der Sekundärspule (22) gekoppelt ist, wobei die Schaltung so ausgelegt ist, dass sie bei Millimeterwellen-Frequenzen arbeitet.
Halbleitergehäuse nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die Sekundärspule (22) eine zweite Mittelanzapfungsverbindung umfasst, die mit einer Vorspannungsschaltung der innerhalb des Halbleiterchips angeordneten Schaltung gekoppelt ist.
Verfahren zur Bildung eines Halbleitergehäuses, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen (102) eines Halbleitersubstrats; Bilden (104) einer Sekundärspule in einer ersten Metallschicht auf dem Halbleitersubstrat; Bilden einer ersten dielektrischen Schicht auf der Sekundärspule; Bilden (108) einer Primärspule in einer zweiten Metallschicht über der ersten dielektrischen Schicht und der Sekundärspule; Bilden (110) einer Verbindung zwischen einer ersten Mittelanzapfung der Primärspule und einem Bezugsknoten; und Bilden (112) von Kontaktanschlüssen, die mit der Primärspule gekoppelt werden.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend: Bilden (114) einer Bezugsebene in einer dritten Metallschicht, welche die Primärspule und die Sekundärspule umschließt; und Koppeln (116) der Bezugsebene mit der ersten Mittelanzapfung.
Verfahren zum Betreiben einer Halbleitervorrichtung, die ein Halbleitersubstrat, eine Primärspule eines Kopplers, die auf dem Halbleitersubstrat angeordnet ist, und eine Sekundärspule des Kopplers umfasst, die auf dem Halbleitersubstrat benachbart zur Primärspule angeordnet ist, wobei die Primärspule ein erstes Ende, das mit einem ersten Kontaktanschluss gekoppelt ist, ein zweites Ende, das mit einem zweiten Kontaktanschluss gekoppelt ist, und eine erste Mittelanzapfung umfasst, die mit einem Bezugsknoten gekoppelt ist, wobei das Verfahren umfasst: Anlegen (202) eines Millimeterwellensignals an die ersten und zweiten Kontaktanschlüsse; und Empfangen (204) des Millimeterwellensignals von der Primärspule über die Sekundärspule, wobei das Empfangen durch eine Schaltung erfolgt, die auf dem Halbleitersubstrat angeordnet und mit der Sekundärspule gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 20, ferner umfassend ein Anlegen (206) einer Vorspannung an eine zweite Mittelanzapfung der Sekundärspule.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, ferner umfassend: Empfangen (208) eines elektrostatischen Entladungs(ESD)-Impulses an den ersten und zweiten Kontaktanschlüssen; und Nebenschließen (210) des ESD-Impulses zu einem ESD-Signalpfad, der über die erste Mittelanzapfung mit dem Bezugsknoten gekoppelt ist.